应用型创新人才培养实践教学改革

应用型创新人才培养实践教学改革
朱梦冰;刘晶如;杨燕;张洪文;刘春林;陈智栋
【摘要】从应用型创新人才的能力特点入手,分析实践教学对应用型创新人才培养的特殊作用.以常州大学国家级材料科学与工程实验教学示范中心为例,提出基于应用型创新人才培养的实践教学改革目标,实施实践内容层次化、教学手段多元化、平台建设工程化、实践教学管理信息化、安全教育一贯化的改革措施,从而提升学生工程实践能力和创新创业能力,以适应国家经济建设与社会发展需要的战略目标.【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2016(035)007
【总页数】4页(P186-189)
【关键词】应用型创新人才;实践教学;人才培养
【作者】朱梦冰;刘晶如;杨燕;张洪文;刘春林;陈智栋
【作者单位】常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164;常州大学材料科学与工程学院,江苏常州213164
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
国家经济发展和综合国力提升有赖于企业技术创新能力的提高。

在激烈的市场竞争中，企业技术创新急需大量德才兼备、创新能力强的应用型创新人才。

作为社会人
才结构中的一个重要组成部分，应用型创新人才在社会和企业中的作用已越来越凸显。

应用型创新人才作为创新人才的一类，是指面向生产、建设、管理等领域的需求，介于“学术性、理论型”研究人才和“职业性、技能型”岗位人才之间的一种“应用型、技术性”创新人才[1-4]，是我国今后相当长一段时间内大量急需的人才类型。

应用型创新人才应具备优良的专业素质和良好创新能力，具有基础知识丰富、实践动手能力强、学习能力强、创新素质高、综合素质好等特点。

较强的实践动手能力，是应用型创新人才区别于其它创新人才的重要特征之一[5]。

因此，应用型创新人才的培养需要大量实践训练，实践教学是实现应用型创新人才培养目标的重要途径。

开展实践教学，一方面通过基本训练使学生掌握基本知识、基本方法和基本技能，另一方面是在实践过程中，通过鼓励学生自行设计方案，自主实验，启发学生自主研究探索、独立思考和自主创新，逐步增强学生的主观能动性。

学生在实验过程中，不仅需要动手操作、感官观测，还需要充分调动思维去思考、想象、推测和结论，学会在实验中发现问题、分析问题，并利用所积累的理论和实践知识解决问题。

这样循序渐进、不断探索的实践过程无疑锻炼与培养了学生积极探索、勇于创新的精神，是学生获取知识、锻炼能力、培养创新精神和实践能力的重要环节，直接影响应用型创新人才培养的质量。

实践教学作为培养学生基本理论知识、基本方法技能和综合素质的主渠道之一，对应用型创新人才的实践能力和创新能力培养发挥重要作用。

加强实践教学研究，明确实践教学目标，对于提高实践教学质量，实现应用型创新人才培养具有重要意义[6-11]。

以我校国家级材料科学与工程实验教学示范中心为例，实践教学目标为加深理论认知、强化操作技能、提升工程能力、培养创新能力。

以此为目标导向，形成了实践内容层次化、教学手段多元化、平台建设工程化、教学管理信息化、安全教育一贯化的实践教学改革思路。

2.1 实践教学内容分层次化，注重科研反哺教学
实践教学体系的构建以能力培养为核心，配合学生不同阶段的理论学习的需要，将实践教学贯穿于本科4年(见图1)。

在学生进校之初，参观高分子材料专业相关实验室、教授博导的课题组、材料科技产业园等，完成对专业内容的初步印象与感性认识；大二，通过各类基础实验、专业实验，完成相对简单、独立单元的专业基础操作；大三，通过较为集中的校外参观实习、校内生产实习、虚拟仿真实习、课程设计等，培养学生的专业技术能力；大四，通过毕业论文、毕业设计、毕业实习、科技创新活动与社会实践等提高学生的系统思维、综合知识与实践应用能力。

学生通过专业基础实验的训练，经专业实验延伸，直至创新型实验，对专业的认识不断深入，实践创新能力层层提高[12-14]。

当今科技日新月异，新材料、新技术层出不穷。

如果实践教学不能与时俱进，实践内容仍停留在5年或10年前，那谈创新人才的培养只能是无源之水。

只有让学生接触前沿的科研成果和实验技术，才能为他们的创造性思维能力的培养助力。

例如，高分子材料专业实验项目链“聚乙烯熔融接枝马来酸酐—接枝效果评价—尼龙/聚乙烯/阻燃剂反应性共混挤出—聚合物红外光谱的测定—塑料常规力学性能的测定—聚合物阻燃及安全性能评价”来源于一项教育部技术发明一等奖“典型高分子
材料无卤阻燃化关键性技术及应用”和一项江苏省科学技术二等奖“高性能超高分子量聚乙烯钢骨架增强复合管及工艺装备”。

该实验项目链不仅综合了塑料的配方、配制、挤出成型、性能表征等专业知识，在实验过程中学生既要熟悉设备，又要对经常出现的影响制品质量的问题进行讨论，培养学生的工程分析和解决问题的能力，有利于培养学生理论学习和实践操作的兴趣。

实施科研反哺教学，将教师的科研项目和科研成果转化为学生的实验、实习、毕业论文和科技创新竞赛的研究课题和研究内容，促进学生对前沿科学知识的了解和掌握，以科研实践促进学生创新能力的训练与意识的养成。

学生在科研实践的过程中，不仅在实践中强化了专业基础知识，
而且增强了提出问题、分析问题和解决问题的能力。

2.2 虚实结合，实践教学手段多元化
随着本科生招生规模的不断扩大，传统的实验教学越来越受到学时数、仪器设备台套数的限制。

生产实习更是走马观花，流于形式，缺少让学生动手实践的机会，难以满足不同学习能力和兴趣的创新人才的个性化需求。

因此，我们跟进学生实践动手能力短板，在传统的实验室教学基础上，引入虚拟仿真和工程实践，构成“三位一体”实践教学手段，形成现代化、多元化的实验教学模式。

“三位一体”实践教学方法在物理平台上体现为“实验室-仿真室-校内实习基地”三个平台的结合，在平台功能上体现为“综合-工程-创新”三种实验类型的结合。

(1) 3D材料虚拟仿真。

在二维虚拟动画基础上，与企业共同开发了3D材料虚拟仿真平台(见图2)。

场景以聚苯乙烯合成生产和PET合成生产为背景进行设计，加入烟雾、火焰、声音等特效，真实感强。

学生在高逼真的虚拟场景中自由穿行，实现人机互动。

操作者可以一人多角色全流程体验，也可以多人多角色协同演练。

学生通过3D材料虚拟仿真的实践训练，弥补了工厂实习环节实践时间短、动手操作机会少的不足，工程应用能力得到了明显的提高。

(2) 工程实践。

在校内建设配有工程化装置实习基地，配备聚合反应釜、双螺杆挤出、注塑成形、挤管成形、中空吹塑等多条与工业化生产相同的材料成形加工生产线。

通过工程化的装置条件促进学生将专业知识用于实践，使他们对生产设备的运行使用、生产工艺过程等环节加深了理解，解决了学生对所学知识不能融会贯通、工程概念不清楚以及工程素质不高的问题，为他们今后从事材料的制备、成形加工、结构分析与性能研究等工作，打下了坚实的基础。

通过工程实践的教学方法，显著提高了学生的工程应用能力，就业竞争力显著(见图3)。

2.3 实践平台建设工程化
江苏省是材料产业大省，也是材料加工工业基地，产业的高速发展需要一大批在材
料制品成形加工方面具备工程应用能力和研究创新能力的人才。

结合区域经济对高分子材料与工程专业应用型创新人才的需求特色，重点建设了系列“微小型—中
试规模—生产装置”成形加工实验装备。

例如，实验室既配备了从德国进口的用
于科学研究的哈克转矩流变仪系统，也有用于中试规模和与实际生产完全一致的双螺杆挤出机。

学生在高分子物理实验、高分子材料专业实验、校内实习、创新研究性实验和毕业中应用这些设备。

系列化的挤出成形设备使学生从宏观上掌握高分子材料的挤出成形和混炼加工方法，与工厂生产实现无缝对接，也为学生从微观上更好的理解、应用高分子材料的流动、塑化、热、剪切稳定性等流变性能提供条件。

2.4 建立开放实验管理系统，实现实践教学管理信息化
随着教学评估和质量工程建设的推动，开放实验室在培养应用型创新人才中的作用日益凸现[15-16]。

但随着实验室的开放，产生了学生选课复杂、频繁进出实验室
登记麻烦、仪器和耗材成本统计困难、实验室教师工作量加重和开放工作量考核困难等一系列问题。

为了解决上述问题，我们与企业联合开发了开放实验管理系统，运用计算机软件技术、门禁考勤、电源控制、远程监控及短信平台等现代化手段实现了对实验室各个具体业务流程及实验现场的“人、物、事”实时管控。

学生无需实验室管理人员在场的情况下，可以24 h进出实验室。

开放实验管理系统高效整合了教学、科研资源，使实验室形成了以学生为本、尽最大可能满足学生自主学习、自我提高的管理理念，实现了面向创新人才培养的实验室开放管理目的。

2.5 创新实践教学考核方法
实践教学考核是检查学生专业知识和动手实践能力的一种手段，不仅可以评价学生的学习效果，同时也是对教师教学效果的一种检验。

过去，实践教学环节的成绩评定主要是以实验报告为主，这显然是不全面的。

只重结果不重过程的片面评价方法不利于调动学生的实践热情，也不利于培养学生严谨的科学思维。

针对这一情况，我们从实验项目的目标与特点出发，突出对学生的安全、专业知识、实践和创新等
多方面素质和能力的综合考评，建立过程性评价和结果性评价相结合的实验教学考评机制。

过程性评价是指针对每个实验项目制定出具体的评分标准，包括实验预习、基本操作规范及过程、安全、卫生、环保等，客观评价实验结果。

结果性评价是指将实验数据误差、数据处理、结果分析、报告撰写、课程期末考等纳入实验项目评分标准中，评价实验结果与学习效果。

此外，对于创新研究性实验，我们将实验方案设计、方法的先进性等纳入评价标准。

通过改革实践教学考核方法，学生将更多的注意力放在了实践过程的现象和问题，对实践环节的热情明显提高。

2.6 强化安全教育，培养职业素养
基于材料行业高度系统集成、安全因素复杂等特点，安全意识行为训练成为实践教学的一项重要内容，是培养应用型创新人才职业素养的重要环节。

通过自主开发网上“实验室安全培训与考核”系统，结合“实验室安全教育准入制度”对学生安全教育进行精细化管理，要求学生通过网络进行安全与环境保护基本知识学习，考核合格获取实验室准入资格。

每个实验项目开始前10 min，指导教师结合实验项目对学生进行防火、防爆、危险化学品的安全使用、电气安全与防护、三废处理等相关知识的教育，每个实验项目均制定安全事故应急处理预案；定期组织学生进行紧急事故处理及救援的模拟演练；将收集到的有关材料安全生产问题重现在虚拟仿真实习环节中，训练学生的安全行为。

通过“安全不间断”安全意识、行为训练，将安全意识固化到学生的专业能力中，提升学生综合素质。

材料科学与工程实验教学示范中心经过多年的建设与实践，不断探索科学合理的实践教学体系，培养的学生具有很强的动手能力、工程能力和创新能力。

已毕业本科生参与天合光能光伏组件的研发，创下了组件发电量的世界纪录，受到了用人单位的一致好评。

近三年，共获得国家级大学生创新训练计划项目18项，江苏省大学生创新训练计划项目46项，省级以上各类学科竞赛奖励150多项(其中国家级奖50多项)，省级优秀毕业设计(论文)22 篇，本科生在读期间发表论文50余篇。

其
中，“固体推进剂硝基胍的连续安全生产工艺”获得第十三届全国大学生“挑战杯”特等奖。

当然，对应用型创新人才的实践教学改革我们还处于探索和实践阶段，这一高校改革的永恒课题，值得我们为之不懈努力。

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